Evolución de la Estructura Atómica: Historia y Modelos Fundamentales

Breve historia de los modelos atómicos

El átomo está constituido de esta manera, pero para llegar a este conocimiento se necesitaron años de estudios e investigaciones. Un modelo es la representación concreta de una teoría. Los modelos atómicos han pasado por diferentes concepciones de acuerdo con el momento en el que han sido formulados.

La Antigüedad y los primeros filósofos

Desde la antigüedad, el ser humano ha tratado de explicar el material del cual está hecho todo lo que existe a su alrededor. Antiguamente, se pensaba que la materia era continua e indivisible. Los primeros filósofos en proponer que la materia se podía dividir en pequeñas partículas fueron Demócrito y Leucipo, quienes llamaron a estas partículas átomos.

Posteriormente, Platón y Aristóteles se mostraron en desacuerdo. Aristóteles pensaba que la materia era continua y, por ello, durante siglos la perspectiva atómica de la materia se desvaneció.

El resurgimiento en el siglo XIX: John Dalton

El concepto de átomo volvió a surgir más de 2,000 años después. Durante el siglo XIX, los científicos trataron de explicar las propiedades de los gases. En el año 1808, el científico británico John Dalton, en su libro "Nuevo sistema de filosofía química", sentó las bases de la teoría atómica al postular que la materia está compuesta por unidades elementales que llamó átomos.

Entre las ideas más notables de su teoría se encuentra el postulado de que los átomos de un mismo elemento son iguales en masa y en el resto de sus propiedades.

Descubrimientos sobre la carga y la radiactividad

Casi al mismo tiempo en que Dalton adelantaba sus investigaciones sobre los gases, otros científicos estaban interesados en estudiar el comportamiento de la materia cuando interacciona con la energía. Se pensó entonces que el átomo estaba compuesto de protones (partículas con carga positiva) que se neutralizaban con electrones.

• J.J. Thomson: Propuso un modelo atómico más completo que el de Dalton.
• Henri Becquerel: Descubrió accidentalmente la radiactividad, fenómeno que consiste en que algunos átomos, como el uranio, emiten radiaciones extremadamente poderosas.
• Pierre y Marie Curie: Continuaron la investigación del descubrimiento realizado por Becquerel.

El núcleo atómico y Ernest Rutherford

Pocos años después, en 1910, Ernest Rutherford se encontraba en su laboratorio realizando experimentos para estudiar la naturaleza de la materia. Gracias a estos estudios, Rutherford descubrió que la mayor parte del átomo es espacio vacío y que casi toda la masa del mismo se concentra en el núcleo, el cual es muy pequeño en comparación con el tamaño total del átomo.

Así, propuso un modelo atómico en el cual la carga positiva se concentraba en el centro y la carga negativa (los electrones) se movía alrededor de ella. Ante la duda de cómo las partículas positivas permanecían juntas, en 1932, el físico británico James Chadwick descubrió el neutrón, partícula que explicaba la cohesión de los protones en el núcleo.

El modelo de Bohr y los niveles de energía

Las investigaciones sobre la estructura interna del átomo continuaron en procura de obtener más información. Siguiendo los trabajos de Rutherford, Niels Bohr descubrió que los electrones podrían girar en diferentes órbitas. Si el electrón absorbe energía (por ejemplo, al calentarlo), saltará a una órbita de mayor energía, es decir, a una órbita más alejada del núcleo.

Hacia el Modelo Atómico Actual

El modelo de Bohr tenía algunas limitaciones a la hora de explicar el comportamiento de los electrones, por lo que siguió siendo estudiado y corregido por otros científicos. Los físicos Arnold Sommerfeld, Louis de Broglie, Werner Heisenberg y Erwin Schrödinger propusieron teorías que fueron mejorando el modelo atómico hasta diseñar el modelo actual, también conocido como modelo mecánico cuántico.